[其它模板]第七章电化学.ppt

曲线积分与曲面积分 第七章 电化学 引 言 §7.1 电解质溶液的导电特征 1. 离子导体 2. 离子的电迁移现象 3. 离子电迁移率—淌度 4. 离子的迁移数 5. 离子迁移数的测定 §7.2 电导、电导率、摩尔电导率 2. 电导率 3. 摩尔电导率 4.离子独立移动定律 5. 电导的测定及应用 §7.3 电解质的活度和活度系数 1. 电解质溶液理论简介 2. 电解质的平均离子活度a±及γ± 3. 浓度对平均离子活度因子的影响 4. Debye-Huckel极限公式 (二) 可逆电池电动势及其应用 §7.4 可逆电池和可逆电极 2. 电极与电极反应 3. 可逆电池与不可逆电池 4. 可逆电极 5. 电池反应的“互译” 6. 可逆电池电动势及产生机理 7. 电池电动势与活度的关系—Nernst公式 §7.5 电极电势与可逆电池热力学 1.标准氢电极 2.电极电势 3. 电池电动势的计算 4.浓差电池电动势的计算 6. 电池电动势与热力学函数的关系 §7.6 电池电动势的测定及应用 1. 电池电动势的测定方法 2. 溶液pH的测定 (三) 电解与极化作用 §7.7 实际电极过程 1. 不可逆电极的极化及超电势 2. 氢超电势—塔菲尔公式 §7.8 电解时的电极反应 1. 金属的析出与氢的超电势 2. 金属离子的分离 3. 金属离子的共沉积 4. 阳极反应 §7.9 金属的电化学腐蚀与防腐 反电动势Eb与外加电压对消, 故增加电压时电流无明显增加, 图中的1～2线段. 当继续增大外加电压,电极上析出H2和O2的量不断增加, 反电动势Eb也增加, 直到H2和O2的分压等于外压力时, 电极上连续有气泡逸出, 此时电动势Eb达到最大值(Eb,max)而不在增加. 若再继续增大外加电压, 只增加溶液中的电势降( E外 - Eb,max) = iR, 从而使电流急剧增大, 图中的2～3线段. 从理论上讲, 分解电压应该等于可逆电池的电动势 (称为理论分解电压 ), 实际上分解电压只有大于理论分解电压时, 电解才能以一定速率进行. 实验表明, 无论是酸还是碱溶液其分解电压都是1.7V, 因产物都是H2和O2, 而H2和O2构成电池的电动势都是1.23V, 可见, H2和O2在Pt电极上有相当大的极化现象. 电极极化的程度用超电势来度量. 电极的极化现象 当电极无电流通过时, 电极处于平衡态, 相应的电极电势为平衡电势 . 当电流密度增加,电极电势偏离平衡位置也愈来愈大, 即不可逆程度也愈大, 此时的电极电势为不可逆电极电势 . 我们把 “有限电流通过电极时,电极电势( ) 偏离可逆电极电势( )的现象” 称为电极的极化. 阴极极化: 阳极极化: 超电势 为何产生极化现象呢? 究其原因,有电流通过电极时, 电极上会发生一系列过程(离子的扩散、电极反应…),并以一定的速率进行,每一步或多或少存在阻力(势垒), 要克服这些阻力, 相应需要一定的推动力, 反映在电极上表现为电极电势的偏离. 极化原因主要有两种: (a) 浓差极化 (b) 电化学极化 当有限电流通过电极时,由于离子扩散的迟缓性导致电极表面与本体溶液离子浓度的差异,从而使电极电势偏离可逆电极电势的现象称为浓差极化. 当有限电流通过电极时,由于电化学反应的迟缓性导致电极表面带电程度不同,而使电极电势偏离可逆电极电势的现象称为电化学极化. 电极表面生成氧化膜或其它物质,而产生电势降IR(不具有普遍意义). 极化结果: 阳极极化: 电极电势向正向移动, 不可正值增大. 阴极极化: 电极电势向负向移动, 不可负值增大. 不可也称为析出电势 就个别电极而言: 就电解迟而言: E分解指电解时所需的最小外加电压. 测定极化曲线 (i - 曲线). 超电势的测定 如不可逆情况下电解池的分解电压和电池的端电压极化结果: i /A 阳极曲线 阴极曲线 电解池 i /A 正极曲线 负极曲线 原电池 可见, 无论是电解池还是原电池, 因有极化存在时, 从能量的利用角度上均是不利的, 为减少极化常加入去极剂. 影响超电势的因素 电极材料、电极表面状态、电流密度、电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等，因此超电势的测定重现性不好。 一般地: 金属析出超电势较小，而析出气体,特别是H2和O2的超电势较大。 塔菲尔(Tafel)公式 氢超电势是各种电极过程研究最早也是最多的, 早在1905年Tafel提